ความรู้เกี่ยวกับแสงสว่าง

Graham Hatfull ศาสตราจารย์ด้านเทคโนโลยีชีวภาพของครอบครัว Eberly จาก Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences ที่ Pitt ได้บุกเบิกการใช้ไวรัสเหล่านี้ -- bacteriophages, phages สำหรับระยะสั้น -- เพื่อรักษาโรคติดเชื้อในโรคเรื้อรังเช่น cystic fibrosis แม้ว่าความสำคัญของการดื้อยาอาจทำให้การค้นพบยาปฏิชีวนะในช่วงแรกหมดไป แต่ Hatfull ตั้งใจที่จะทำความเข้าใจว่าแบคทีเรียสามารถต้านทานต่อ phages ได้อย่างไร ห้องปฏิบัติการของเขาเพิ่งค้นพบว่าการกลายพันธุ์เฉพาะในแบคทีเรียส่งผลให้เกิดการดื้อยาของฟาจได้อย่างไร ผลการวิจัยได้รับการตีพิมพ์เมื่อวัน ที่23 กุมภาพันธ์ในวารสารNature Microbiology วิธีการและเครื่องมือใหม่ที่ทีมของเขาพัฒนาขึ้นยังเปิดโอกาสให้พวกเขาได้ดูรายละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อนเมื่อฟาจโจมตีแบคทีเรีย เมื่อการใช้ฟาจบำบัดขยายตัว เครื่องมือเหล่านี้สามารถช่วยให้ผู้อื่นเข้าใจได้ดีขึ้นว่าการกลายพันธุ์แบบต่างๆ ป้องกันแบคทีเรียจากการบุกรุกโดยเฟจได้อย่างไร สำหรับการศึกษานี้ ทีมงานเริ่มต้นด้วยMycobacterium smegmatisซึ่งเป็นญาติที่ไม่เป็นอันตรายของแบคทีเรียที่เป็นต้นเหตุของวัณโรค โรคเรื้อน และโรคเรื้อรังอื่นๆ ที่รักษายาก จากนั้นพวกเขาก็แยกรูปแบบของแบคทีเรียที่กลายพันธุ์ซึ่งต้านทานต่อการติดเชื้อโดย phage ที่เรียกว่า Fionnbharth เพื่อให้เข้าใจว่าการกลายพันธุ์เฉพาะใน ยีน lsr2ช่วยให้แบคทีเรียที่ดื้อยาเหล่านี้ต่อสู้กับฟาจได้อย่างไร อันดับแรก ทีมงานต้องเข้าใจว่าฟาจฆ่าแบคทีเรียโดยไม่เกิดการกลายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องได้อย่างไร Carlos Guerrero-Bustamante นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาชั้นปีที่ 4 ในห้องทดลองของ Hatfull ได้ทำการดัดแปลงพันธุกรรมของ phages พิเศษ 2 ชนิดสำหรับการศึกษาครั้งนี้ บางชนิดผลิตสารเรือง แสง สีแดงเมื่อเข้าสู่เซลล์แบคทีเรีย ส่วนอื่นมีส่วนของ DNA ที่จะติดกับโมเลกุลเรืองแสง ดังนั้น DNA ของฟาจจะสว่างขึ้นในเซลล์ที่ติดเชื้อ Guerrero-Bustamante กล่าวว่า ตามสัญญาณเรืองแสง "เราสามารถเห็นได้ว่า DNA ของฟาจเข้าไปในเซลล์ที่ใด" วิธีการถ่ายภาพที่พวกเขาใช้ได้รับการออกแบบโดย Charles Dulberger ผู้ทำงานร่วมกันและผู้เขียนร่วมคนแรกของหนังสือพิมพ์ซึ่งขณะนั้นอยู่ที่ Harvard TH Chan School of Public Health Hatfull ซึ่งเป็นศาสตราจารย์ของ Howard Hughes Medical Institute กล่าวว่า "เราได้เห็นเป็นครั้งแรกว่า phages ใช้ขั้นตอนแรกในการจับกับเซลล์และฉีด DNA ของพวกมันเข้าไปในแบคทีเรียได้อย่างไร" "จากนั้นเราก็ใช้ข้อมูลเชิงลึกเหล่านั้นเพื่อถามว่า 'แล้วมันจะแตกต่างอย่างไรถ้าเรากำจัดโปรตีน Lsr2'" ความสัมพันธ์ระหว่าง Lsr2 กับการต่อต้าน phage ไม่เคยเป็นที่ทราบกันมาก่อน แต่ด้วยวิธีการและเครื่องมือใหม่ ๆ ของพวกเขา ทีมงานเห็นอย่างชัดเจนถึงบทบาทที่สำคัญของมัน โดยทั่วไปแล้ว Lsr2 ช่วยให้แบคทีเรียจำลอง DNA ของมันเอง อย่างไรก็ตาม เมื่อฟาจโจมตี ไวรัสจะเลือกใช้โปรตีนร่วมกับมัน เพื่อจำลองดีเอ็นเอของฟาจและครอบงำแบคทีเรีย เมื่อยีน lsr2 หายไปหรือมีข้อบกพร่อง เช่น เชื้อ Mycobacterium smegmatis ที่ดื้อต่อ phage แบคทีเรียจะไม่สร้างโปรตีนและ phages จะไม่สามารถทำซ้ำได้มากพอที่จะเข้าควบคุมเซลล์แบคทีเรีย นี่เป็นเรื่องน่าประหลาดใจ "เราไม่รู้ว่า Lsr2 มีส่วนเกี่ยวข้องกับแบคทีเรีย" Hatfull กล่าว เครื่องมือใหม่เหล่านี้สามารถใช้เพื่อเปิดเผยลักษณะที่น่าประหลาดใจทั้งหมดที่ถูกเขียนขึ้นในยีนของแบคทีเรียที่ดื้อต่อฟาจ นอกจากนี้ยังอาจช่วยให้นักวิจัยในปัจจุบันและแพทย์ในอนาคตเข้าใจและใช้ประโยชน์จากความสามารถของฟาจได้ดีขึ้น ในขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงความผิดพลาดที่นำไปสู่การดื้อยาปฏิชีวนะ "บทความนี้มุ่งเน้นไปที่โปรตีนของแบคทีเรียเพียงตัวเดียว" และความต้านทานต่อ phage เพียงตัวเดียว Hatfull กล่าว แต่ความหมายนั้นกว้าง "มีหลายเฟสที่แตกต่างกันและโปรตีนอื่น ๆ อีกมากมาย"